पिछले दस वर्षों में, दुनिया ने माइक्रो-नैनो फोटोनिक्स और इसकी तकनीक को तेजी से विकसित करना शुरू कर दिया है, नैनो प्रौद्योगिकी के साथ ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी का संयोजन, और मौजूदा ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक तकनीक को अपग्रेड किया है। बुनियादी सिद्धांतों से, माइक्रो-नैनो संरचनाओं के साथ कार्यात्मक उपकरणों को एकीकृत माइक्रो-नैनो फोटोनिक्स सिस्टम अनुप्रयोगों और उच्च-रिज़ॉल्यूशन वास्तविक समय छवि अधिग्रहण प्रौद्योगिकी, माइक्रो-नैनो फोटोनिक्स और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक डिवाइस एकीकरण के क्षेत्र में बड़ी संख्या में अभिनव सिद्धांत, तरीके और प्रौद्योगिकियां उभरी हैं। यह माइक्रो नैनो पैमाने पर नए कार्यात्मक उपकरणों की एक किस्म का एहसास होने की उम्मीद है, जो उपकरण प्रौद्योगिकी की एक नई पीढ़ी के लिए एक नया मंच खोल रहा है ।
मूल सिद्धांत: जब माइक्रो-नैनो संरचना का विशिष्ट आकार नैनोमीटर या यहां तक कि परमाणु पैमाने तक पहुंचता है, तो मैक्रो मैक्सवेल समीकरणों में सामग्री के मापदंड बदल जाएंगे, जिसके परिणामस्वरूप विभिन्न विशेष ऑप्टिकल प्रभाव होंगे, जिसके परिणामस्वरूप विवर्तन सीमा को तोड़ते हुए प्रकाश क्षेत्र का स्थानीयकरण, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र वृद्धि, विकिरण संवर्द्धन, अवशोषण/संचरण/प्रतिबिंब वृद्धि, गैर-घातक प्रभाव, धीमी गति से प्रकाश प्रभाव, गहरे उप-तरंगदैर्ध्य के समकक्ष मध्यम प्रभाव आदि। इन विशेष ऑप्टिकल प्रभावों को पारंपरिक ऑप्टिकल सिद्धांतों का उपयोग करके समझाना मुश्किल है, और विभिन्न संरचनाओं में विभिन्न भौतिक प्रक्रियाओं पर विशेष रूप से विचार करने की आवश्यकता है। इन विशेष ऑप्टिकल प्रभावों के भौतिक तंत्र को स्पष्ट करने से माइक्रो-नैनो फोटोनिक उपकरणों के डिजाइन के लिए सैद्धांतिक मार्गदर्शन मिलेगा। साथ ही, माइक्रो-नैनो फोटोनिक संरचना में, प्रकाश क्षेत्र के मजबूत स्थानीय प्रभाव के कारण, प्रकाश क्षेत्र और अन्य भौतिक क्षेत्रों के बीच युग्मन बढ़ाया जाता है। प्रकाश, मशीन, बिजली, गर्मी और अन्य बहु-भौतिकी क्षेत्रों के बीच जटिल युग्मन को भी संबंधित सिद्धांतों और एल्गोरिदम के विकास से हल करने की आवश्यकता है। वर्तमान में, अंतरराष्ट्रीय समुदाय कुछ बहु-भौतिकी युग्मन समस्याओं से निपटने में सफल रहा है, लेकिन यह समस्या को पूरी तरह से हल करने के स्तर तक पहुंचने से दूर है ।
कार्यात्मक उपकरण: माइक्रो-नैनो फोटोनिक्स कार्यात्मक उपकरण प्रकाश पीढ़ी, संचरण, विनियमन का एहसास कर सकते हैं; माइक्रो नैनो पैमाने पर पता लगाने और संवेदन, और छोटे आकार, तेज गति और पारंपरिक विवर्तन सीमा पर काबू पाने के फायदे हैं । वर्तमान में, नैनोफोटोनिक वेवगाइड, फोटोनिक क्रिस्टल, सतह प्लाज्मंस, और कृत्रिम विद्युत चुम्बकीय मेटामैटेरियल्स पर आधारित नए माइक्रो-नैनो ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक कार्यात्मक उपकरणों से माइक्रो-नैनो स्केल पर प्रकाश क्षेत्र को नियंत्रित किया जा सकता है ताकि अजीब विद्युत चुम्बकीय प्रतिक्रिया और फैलाव विशेषताओं का उत्पादन किया जा सके, और प्रारंभिक एहसास माइक्रो-नैनो-स्केल एकीकृत प्रकाश स्रोतों, सभी ऑप्टिकल स्विच, ऑप्टिकल स्विच, ऑप्टिकल स्विच, मॉडुला आदि के लिए उपयोग किया गया है। गैलियम आर्सेनाइड, इंडियम फॉस्फेट, गैलियम नाइट्राइड और अन्य अकार्बनिक सेमीकंडक्टर सामग्रियों पर आधारित ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स उपकरणों के आधार पर, नए समग्र नैनो ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स सामग्री और माइक्रो-नैनो प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी और विभिन्न प्रकार की विषम ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स सामग्रियों की एकीकरण प्रौद्योगिकी का आगे का विकास वर्तमान अंतरराष्ट्रीय अनुसंधान हॉट स्पॉट है। इसके अलावा, कार्बनिक सेमीकंडक्टर सामग्री जैसे ओईडी, ऑर्गेनिक पतली फिल्म सौर कोशिकाओं (ओएससी), ऑर्गेनिक पतली फिल्म ट्रांजिस्टर (ओटीएफटी) आदि का उपयोग करने वाले कार्यात्मक उपकरणों को भी अकादमिक और औद्योगिक हलकों से व्यापक ध्यान मिला है।
सिस्टम एप्लिकेशन: माइक्रो-नैनो संरचना का डिजाइन फोटोइलेक्ट्रिक ऊर्जा की रूपांतरण दक्षता में प्रभावी रूप से सुधार कर सकता है, और यह सौर कोशिकाओं की फोटोवोल्टिक रूपांतरण दक्षता में सुधार के लिए लागू होता है; उप-तरंगदैर्ध्य संरचना से बना कृत्रिम समग्र माध्यम विद्युत चुम्बकीय चुपके, ऑप्टिकल धोखे आदि का उत्पादन कर सकता है। उपन्यास भौतिक घटनाओं का पता लगाने और ऑप्टिकल संकेतों का एंटी-डिटेक्शन में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग होते हैं; नैनोमीटर रिज़ॉल्यूशन के साथ ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी इमेजिंग तकनीक में बायोमेडिकल इमेजिंग, सूचना भंडारण, सटीक लिथोग्राफी, सामग्री विश्लेषण आदि के क्षेत्र में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं; स्रोत नैनोस्ट्रक्चर उच्च संवेदनशीलता वाले बायोसेंसर का एहसास कर सकते हैं, जो वर्तमान में बायोमेडिकल डिटेक्शन और प्रारंभिक रोग निदान में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं; माइक्रो-नैनो फोटोनिक चिप सिस्टम छोटे उपग्रहों, मिसाइलों और पोर्टेबल उपकरणों के लिए आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए एकीकृत अल्ट्रा-हाई-प्रिसिजन फ्रीक्वेंसी (समय) मानकों को प्राप्त कर सकते हैं; नैनो-संरचित ऑप्टिकल वेवगाइड्स और माइक्रो-नैनो फोटोनिक मेटामैटेरियल्स के आधार पर, विभिन्न प्रकार के 3डी डिस्प्ले प्रभाव प्राप्त किए जा सकते हैं, जो नग्न-आंख 3 डी डिस्प्ले सिस्टम के विकास के लिए नए विचार प्रदान करते हैं; माइक्रो-नैनो संरचनाओं पर आधारित एयर कंडीशनिंग नियंत्रण को नए मल्टीप्लेक्सिंग आयामविकसित किए जा सकते हैं, जिनमें फोटॉन ऑर्बिटल कोणीय गति (ओएएम) एक आयामी मोड स्पेस और बीम क्रॉस-सेक्शन टू-डायमेंेशनल ट्रांसवर्स मोड स्थानिक मल्टीप्लेक्सिंग (एमडीएम) शामिल हैं, जिसमें ऑप्टिकल सूचना संचरण क्षमता को फिर से बढ़ाने की क्षमता है; फेमटोसेकंड लेजर कार्यान्वयन के आधार पर माइक्रो-नैनो प्रोसेसिंग सिस्टम जटिल त्रि-आयामी माइक्रो-नैनो ऑप्टिकल संरचनाओं का उत्पादन कर सकता है, जो जटिल ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक चिप एकीकरण के लिए संभावना प्रदान करता है।
